四、酶活性的調(diào)節(jié)
�。�、酶原的激活
有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，必須在一定條件下，這些酶的前體水解一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵，致使構(gòu)象發(fā)生改變，表現(xiàn)出酶的活性。酶原的激活實(shí)際上是酶的活性中心形成或暴露的過(guò)程。生理意義是避免細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。
２、變構(gòu)酶
體內(nèi)一些代謝物可以與某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地結(jié)合，使酶發(fā)生變構(gòu)并改變其催化活性，有變構(gòu)激活與變構(gòu)抑制。
�。�、酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)
酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，這一過(guò)程稱(chēng)為酶的共價(jià)修飾。在共價(jià)修飾過(guò)程中，酶發(fā)生無(wú)活性與有活性?xún)煞N形式的互變。酶的共價(jià)修飾包括磷酸化與脫磷酸化、乙�；c脫乙�；�、甲基化與脫甲基化、腺苷化與脫腺苷化等，其中以磷酸化修飾最為常見(jiàn)。
五、同工酶
同工酶是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。同工酶是由不同基因或等位基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。翻譯后經(jīng)修飾生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中。
如乳酸脫氫酶是四聚體酶。亞基有兩型：骨骼肌型（M型)和心肌型（H型)。兩型亞基以不同比例組成五種同工酶，如LDH1（HHHH)、LDH2(HHHM)等。它們具有不同的電泳速度，對(duì)同一底物表現(xiàn)不同的Km值。單個(gè)亞基無(wú)酶的催化活性。心肌、腎以LDH1為主，肝、骨骼肌以LDH5為主。
肌酸激酶是二聚體，亞基有M型（肌型)和B型（腦型)兩種。腦中含CK1（BB型)；骨骼肌中含CK3（MM型)；CK2（MB型)僅見(jiàn)于心肌。
第四章 維生素
一、脂溶性維生素
�。�、維生素A
作用：與眼視覺(jué)有關(guān)，合成視紫紅質(zhì)的原料；維持上皮組織結(jié)構(gòu)完整；促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。
缺乏可引起夜盲癥、干眼病等。
�。病⒕S生素D
作用：調(diào)節(jié)鈣磷代謝，促進(jìn)鈣磷吸收。
缺乏兒童引起佝僂病，成人引起軟骨病。
�。�、維生素E
作用：體內(nèi)最重要的抗氧化劑，保護(hù)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能；促進(jìn)血紅素代謝；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與性器官的成熟與胚胎發(fā)育有關(guān)。
�。�、維生素K
作用：與肝臟合成凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ有關(guān)。
缺乏時(shí)可引起凝血時(shí)間延長(zhǎng)，血塊回縮不良。
二、水溶性維生素
�。�、維生素B1
又名硫胺素，體內(nèi)的活性型為焦磷酸硫胺素（TPP)
TPP是α-酮酸氧化脫羧酶和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶，并可抑制膽堿酯酶的活性，缺乏時(shí)可引起腳氣病和（或)末梢神經(jīng)炎。
２、維生素B2
又名核黃素，體內(nèi)的活性型為黃素單核苷酸（FMN)和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD)
FMN和FAD是體內(nèi)氧化還原酶的輔基，缺乏時(shí)可引起口角炎、唇炎、陰囊炎、眼瞼炎等癥。
�。�、維生素PP
包括尼克酸及尼克酰胺，肝內(nèi)能將色氨酸轉(zhuǎn)變成維生素PP，體內(nèi)的活性型包括尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP＋)。
NAD＋和NADP＋在體內(nèi)是多種不需氧脫氫酶的輔酶，缺乏時(shí)稱(chēng)為癩皮癥，主要表現(xiàn)為皮炎、腹瀉及癡呆。
�。�、維生素B6
包括吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺，體內(nèi)活性型為磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。
磷酸吡哆醛是氨基酸代謝中的轉(zhuǎn)氨酶及脫羧酶的輔酶，也是δ-氨基γ-酮戊酸（ALA)合成酶的輔酶。
�。怠⒎核帷�
又稱(chēng)遍多酸，在體內(nèi)的活性型為輔酶A及�；d體蛋白（ACP)。
在體內(nèi)輔酶A及�；d體蛋白（ACP)構(gòu)成�；D(zhuǎn)移酶的輔酶。
�。丁⑸锼�
生物素是體內(nèi)多種羧化酶的輔酶，如丙酮酸羧化酶，參與二氧化碳的羧化過(guò)程。
�。�、葉酸
以四氫葉酸的形式參與一碳基團(tuán)的轉(zhuǎn)移，一碳單位在體內(nèi)參加多種物質(zhì)的合成，如嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等。葉酸缺乏時(shí)，DNA合成受抑制，骨髓幼紅細(xì)胞DNA合成減少，造成巨幼紅細(xì)胞貧血。
８、維生素B12
又名鈷胺素，唯一含金屬元素的維生素。
參與同型半工半胱氨酸甲基化生成蛋氨酸的反應(yīng)，催化這一反應(yīng)的蛋氨酸合成酶（又稱(chēng)甲基轉(zhuǎn)移酶)的輔基是維生素B12，它參與甲基的轉(zhuǎn)移。一方面不利于蛋氨酸的生成，同時(shí)也影響四氫葉酸的再生，最終影響嘌呤、嘧啶的合成，而導(dǎo)致核酸合成障礙，產(chǎn)生巨幼紅細(xì)胞性貧血。
�。�、維生素C
促進(jìn)膠原蛋白的合成；是催化膽固醇轉(zhuǎn)變成7-α羥膽固醇反應(yīng)的7-α羥化酶的輔酶；參與芳香族氨基酸的代謝；增加鐵的吸收；參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，保護(hù)巰基等作用。
第二篇 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)
第一章 糖代謝
一、糖酵解
�。�、過(guò)程：
見(jiàn)圖1-1
糖酵解過(guò)程中包含兩個(gè)底物水平磷酸化：一為1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸；二為磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸帷?BR> �。�、調(diào)節(jié)
１)６－磷酸果糖激酶-1
變構(gòu)抑制劑：ATP、檸檬酸
變構(gòu)激活劑：AMP、ADP、1，6-雙磷酸果糖（產(chǎn)物反饋激，比較少見(jiàn))和2，6-雙磷酸果糖（最強(qiáng)的激活劑)。
�。�)丙酮酸激酶
變構(gòu)抑制劑：ATP 、肝內(nèi)的丙氨酸
變構(gòu)激活劑：1，6-雙磷酸果糖
３)葡萄糖激酶
變構(gòu)抑制劑：長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A
注：此項(xiàng)無(wú)需死記硬背，理解基礎(chǔ)上記憶是很容易的，如知道糖酵解是產(chǎn)生能量的，那么有ATP等能量形式存在，則可抑制該反應(yīng)，以利節(jié)能，上述的檸檬酸經(jīng)三羧酸循環(huán)也是可以產(chǎn)生能量的，因此也起抑制作用；產(chǎn)物一般來(lái)說(shuō)是反饋抑制的；但也有特殊，如上述的1，6-雙磷酸果糖。特殊的需要記憶，只屬少數(shù)。以下類(lèi)同。關(guān)于共價(jià)修飾的調(diào)節(jié)，只需記住幾個(gè)特殊的即可，下面章節(jié)提及。
(1)糖原 1-磷酸葡萄糖
(2)葡萄糖 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖6-磷酸果糖-1-激酶
ATP ADP ATP ADP
磷酸二羥丙酮
1,6-二磷酸果糖
3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸
NAD+ NADH＋H+
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸激酶
ADP ATP ADP ATP
丙酮酸 乳酸
NADH＋H+ NAD+
注：紅色表示該酶為該反應(yīng)的限速酶；藍(lán)色ATP表示消耗，紅色ATP和NADH等表示生成的能量或可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰康奈镔|(zhì)。以下類(lèi)同。
（圖1-1)
３、生理意義
�。�)迅速提供能量，尤其對(duì)肌肉收縮更為重要。若反應(yīng)按（１)進(jìn)行，可凈生成３分子ATP，若反應(yīng)按（２)進(jìn)行，可凈生成２分子ATP；另外，酵解過(guò)程中生成的２個(gè)NADH在有氧條件下經(jīng)電子傳遞鏈，發(fā)生氧化磷酸化，可生成更多的ATP，但在缺氧條件下丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸將消耗NADH，無(wú)NADH凈生成。
�。�)成熟紅細(xì)胞完全依賴(lài)糖酵解供能，神經(jīng)、白細(xì)胞、骨髓等代謝極為活躍，即使不缺氧也常由糖酵解提供部分能量。
�。�)紅細(xì)胞內(nèi)1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成的2，３-二磷酸甘油酸可與血紅蛋白結(jié)合，使氧氣與血紅蛋白結(jié)合力下降，釋放氧氣。
�。�)肌肉中產(chǎn)生的乳酸、丙氨酸（由丙酮酸轉(zhuǎn)變)在肝臟中能作為糖異生的原料，生成葡萄糖。
４、乳酸循環(huán)
葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖
糖 糖
異 酵
生 解
途 途
徑 徑
丙酮酸 丙酮酸
乳酸 乳酸 乳酸
(肝) (血液) (肌肉)
乳酸循環(huán)是由于肝內(nèi)糖異生活躍，又有葡萄糖-6-磷酸酶可水解6-磷酸葡萄糖，釋出葡萄糖。肌肉除糖異生活性低外，又沒(méi)有葡萄糖-6-磷酸酶。
生理意義：避免損失乳酸以及防止因乳酸堆積引起酸中毒。
二、糖有氧氧化
�。�、過(guò)程
1)、經(jīng)糖酵解過(guò)程生成丙酮酸
2)、丙酮酸 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 乙酰輔酶A
NAD+ NADH＋H+
限速酶的輔酶有：TPP﹑FAD﹑NAD+﹑CoA及硫辛酸
3)、三羧酸循環(huán)
草酰乙酸＋乙酰輔酶A 檸檬酸合成酶 檸檬酸 異檸檬酸 異檸檬酸脫氫酶
NAD+ NADH＋H+
α-酮戊二酸 α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 琥珀酸酰CoA 琥珀酸
NAD+ NADH＋H+ GDP GTP
延胡索酸 蘋(píng)果酸 草酰乙酸
FAD FADH2 NAD+ NADH＋H+
三羧酸循環(huán)中限速酶α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體的輔酶與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的輔酶同。
三羧酸循環(huán)中有一個(gè)底物水平磷酸化，即琥珀酰COA轉(zhuǎn)變成琥珀酸，生成GTP；加上糖酵解過(guò)程中的兩個(gè)，本書(shū)中共三個(gè)底物水平磷酸化。
２、調(diào)節(jié)
�。�)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體
抑制：乙酰輔酶A、NADH、ATP
激活：AMP、鈣離子
�。�)異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶
NADH、ATP反饋抑制
�。�、生理意義
１)基本生理功能是氧化供能。
２)三羧酸循環(huán)是體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的最終共同途徑。
�。�)三羧酸循環(huán)也是三大代謝聯(lián)系的樞紐。
４、有氧氧化生成的ATP
葡萄糖有氧氧化生成的ATP
反 應(yīng) 輔酶 ATP
第一階段 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 -1
6-磷酸果糖 1，6雙磷酸果糖 -1
2*3-磷酸甘油醛 2*1,3-二磷酸甘油酸 NAD+ 2*3或2*2(詳見(jiàn))
2*1,3-二磷酸甘油酸 2*3-磷酸甘油酸 2*1
2*磷酸烯醇式丙酮酸 2*丙酮酸 2*1
第二階段 2*丙酮酸 2*乙酰CoA NAD+ 2*3
第三階段 2*異檸檬酸 2*α-酮戊二酸 NAD+ 2*3
2*α-酮戊二酸 2*琥珀酰CoA NAD+ 2*3
2*琥珀酰CoA 2*琥珀酸 2*1
2*琥珀酸 2*延胡索酸 FAD 2*2
2*蘋(píng)果酸 2*草酰乙酸 NAD+ 2*3
凈生成 38或36個(gè)ATP
�。�、巴斯德效應(yīng)
有氧氧化抑制糖酵解的現(xiàn)象。
三、磷酸戊糖途徑
１、 過(guò)程
6-磷酸葡萄糖
NADP+
6-磷酸葡萄糖脫氫酶
NADPH
6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯
6-磷酸葡萄糖酸
NADP+
NADPH
5-磷酸核酮糖
5-磷酸核糖 5-磷酸木酮糖
7-磷酸景天糖 3-磷酸甘油醛
5-磷酸木酮糖 4-磷酸赤蘚糖 6-磷酸果糖
3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖
6-磷酸果糖
２、生理意義
�。�)為核酸的生物合成提供５-磷酸核糖，肌組織內(nèi)缺乏６-磷酸葡萄糖脫氫酶，磷酸核糖可經(jīng)酵解途徑的中間產(chǎn)物３- 磷酸甘油醛和６-磷酸果糖經(jīng)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成。
�。�)提供NADPH
a.NADPH是供氫體，參加各種生物合成反應(yīng)，如從乙酰輔酶A合成脂酸、膽固醇；α-酮戊二酸與NADPH及氨生成谷氨酸，谷氨酸可與其他α-酮酸進(jìn)行轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)而生成相應(yīng)的氨基酸。
b.NADPH是谷胱甘肽還原酶的輔酶，對(duì)維持細(xì)胞中還原型谷胱甘肽的正常含量進(jìn)而保護(hù)巰基酶的活性及維持紅細(xì)胞膜完整性很重要，并可保持血紅蛋白鐵于二價(jià)。
c.NADPH參與體內(nèi)羥化反應(yīng)，有些羥化反應(yīng)與生物合成有關(guān)，如從膽固醇合成膽汁酸、類(lèi)固醇激素等；有些羥化反應(yīng)則與生物轉(zhuǎn)化有關(guān)。
四、糖原合成與分解
１、合成
過(guò)程：
葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 UDPG焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖
UTP PPi (UDPG)
糖原合成酶 (G)n+1＋UDP
(G)n
注：１)UDPG可看作是活性葡萄糖，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。
�。�)糖原引物是指原有的細(xì)胞內(nèi)較小的糖原分子，游離葡萄糖不能作為UDPG的葡萄糖基的接受體。
�。�)葡萄糖基轉(zhuǎn)移給糖原引物的糖鏈末端，形成α-1，4糖苷鍵。在糖原合酶作用下，糖鏈只能延長(zhǎng)，不能形成分支。當(dāng)糖鏈長(zhǎng)度達(dá)到12～18個(gè)葡萄糖基時(shí)，分支酶將約6～7個(gè)葡萄糖基轉(zhuǎn)移至鄰近的糖鏈上，以α-1，6糖苷鍵相接。
調(diào)節(jié)：糖原合成酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)。
２、分解
過(guò)程：
(G)n+1磷酸化酶 (G)n＋1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸酶 G＋Pi
注：１)磷酸化酶只能分解α-1，4糖苷鍵，對(duì)α-1，6糖苷鍵無(wú)作用。
�。�)糖鏈分解至離分支處約４個(gè)葡萄基時(shí)，轉(zhuǎn)移酶把３個(gè)葡萄基轉(zhuǎn)移至鄰近糖鏈的末端，仍以α-1，4糖苷鍵相接，剩下１個(gè)以α-1，6糖苷鍵與糖鏈形成分支的葡萄糖基被α-1，6葡萄糖苷酶水解成游離葡萄糖。轉(zhuǎn)移酶與α-1，6葡萄糖苷酶是同一酶的兩種活性，合稱(chēng)脫支酶。
�。�)最終產(chǎn)物中約85％為1-磷酸葡萄糖，其余為游離葡萄糖。
調(diào)節(jié)：磷酸化酶受共價(jià)修飾調(diào)節(jié)，葡萄糖起變構(gòu)抑制作用。
五、糖異生途徑
１、 過(guò)程
乳酸 丙氨酸等生糖氨基酸
NADH
丙酮酸 丙酮酸
ATP 丙酮酸 丙酮酸
丙酮酸羧化酶
草酰乙酸 草酰乙酸 (線粒體內(nèi))
天冬氨酸 蘋(píng)果酸
GTP 天冬氨酸
NADH
草酰乙酸 蘋(píng)果酸
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶
磷酸烯醇式丙酮酸
2-磷酸甘油酸 (胞液)
ATP 3-磷酸甘油酸
NADH 1，3-二磷酸甘油酸 甘油 ATP
3-磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油
NADH
1,6-雙磷酸果糖
果糖雙磷酸酶
6-磷酸果糖
6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 糖原
葡萄糖-6-磷酸酶
葡萄糖
注意：１)糖異生過(guò)程中丙酮酸不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖�，需�?jīng)過(guò)草酰乙酸的中間步驟，由于草酰乙酸羧化酶僅存在于線粒體內(nèi)，故胞液中的丙酮酸必須進(jìn)入線粒體，才能羧化生成草酰乙酸。但是，草酰乙酸不能直接透過(guò)線粒體膜，需借助兩種方式將其轉(zhuǎn)運(yùn)入胞液：一是經(jīng)蘋(píng)果酸途徑，多數(shù)為以丙酮酸或生糖氨基酸為原料異生成糖時(shí)；另一種是經(jīng)天冬氨酸途徑，多數(shù)為乳酸為原料異生成糖時(shí)。
２)在糖異生過(guò)程中，1，3-二磷酸甘油酸還原成3-磷酸甘油醛時(shí)，需NADH，當(dāng)以乳酸為原料異生成糖時(shí)，其脫氫生成丙酮酸時(shí)已在胞液中產(chǎn)生了NADH以供利用；而以生糖氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)，NADH則必須由線粒體內(nèi)提供，可來(lái)自脂酸β-氧化或三羧酸循環(huán)。
３)甘油異生成糖耗一個(gè)ATP，同時(shí)也生成一個(gè)NADH
２、 調(diào)節(jié)
2,6-雙磷酸果糖的水平是肝內(nèi)調(diào)節(jié)糖的分解或糖異生反應(yīng)方向的主要信號(hào)，糖酵解加強(qiáng)，則糖異生減弱；反之亦然。
３、 生理意義
１)空腹或饑餓時(shí)依賴(lài)氨基酸、甘油等異生成糖，以維持血糖水平恒定。
２)補(bǔ)充肝糖原，攝入的相當(dāng)一部分葡萄糖先分解成丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再異生成糖原。合成糖原的這條途徑稱(chēng)三碳途徑。
３)調(diào)節(jié)酸堿平衡，長(zhǎng)期饑餓進(jìn)，腎糖異生增強(qiáng)，有利于維持酸堿平衡。
